Визначення коефіцієнта лінійного розширення твердих тіл

1. Електронагрівальний прилад

2. Індикатор малих переміщень

З. Пробірка

4. Термометр

5. Досліджуваний стрижень

Короткі теоретичні відомості:

В твердих тілах молекули здійснюють хаотичний тепловий рух біля положення рівноваги, завдяки силам взаємодії - силам тяжіння та відштовхування, які зменшуються зі збільшенням відстані між молекулами. Однак характер їх залежності різний: сила відштовхування більше залежить від відстані, чим сила тяжіння. Тому зі збільшенням температури зростає кінетична енергія теплового руху молекул і відповідно амплітуда коливань, але наближаються молекули одна до одної на меншу відстань, ніж віддаляються. Як наслідок, при нагріванні, середня відстань між молекулами збільшується, збільшуються розміри тіла та відповідно його об’єм. Так, якщо при температурі, яка дорівнює нулю градусів Цельсія довжина стрижня була l₀. то при температурі t° його довжина l стане більшою

де β - температурний (термічний) коефіцієнт лінійного розширення, який залежить від роду матеріалу та умов, і тому є одною з найважливіших теплових характеристик речовини.

Залежність ця лінійна, а коефіцієнтом

пропорційності (кутовим коефіцієнтом) є Iоβ, що визначається тангенсом кута нахилу φ

о

де 1 – довжина стрижня при кімнатній

температурі t_k^о. З цього відношення витікає

Термічний коефіцієнт лінійного розширення показує, на яку частину довжини при О°С

змінюється його довжина при нагріванні на 1 °С.

Тому що довжина стержня при кімнатній температурі t_k^о мало відрізняється від його довжини при О°С, остаточно маємо розрахункову формулу: